东北石油大学本科生课程设计 摘 要
本文概述了活塞式压缩机设计计算的基本步骤，详细系统的介绍2D12-90/2-20对称平衡型无油润滑压缩机的热力计算和动力计算的基本原理及方法。
压缩机的热力计算是以热力学理论为基础，根据气体的压力、容积和温度之间存在的一定关系，结合压缩机具体的工作特性和使用要求进行的。其计算目的是要求得最有利的热力参数和适宜的主要结构尺寸。本次课程设计采用常规热力计算方法亦即设计性热力计算。
压缩机的动力计算是以往复压缩机的运动机构即曲柄-连杆机构为主要研究对象，分析曲柄-连杆机构的运动规律、受力情况以及对压缩机动力性能的影响。其主要内容是计算压缩机中的作用力，分析压缩机的动力平衡性能，确定压缩所需的飞轮矩，解决惯性力和惯性力矩的平衡问题。
关键词：压缩机；热力计算；动力计算
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校核计算2D12—90/2-20对称平衡式无油润滑压缩机
目 录
第1章压缩机的热力计算………………………………………………………………3
1.1初步确定压力比及各级名义压力…………………………………………….3 1.2初步计算各级排气温度……………………………………………………….3 1.3计算各级排气系数…………………………………………………………….4 1.4计算各级凝析系数及抽加气系数…………………………………………….6 1.5初步计算各级气缸行程积…………………………………………………….8 1.6确定活塞杆直径……………………………………………………………….8 1.7计算各级气缸直径…………………………………………………………...10 1.8计算气缸直径圆整后的实际行程容积、各级名义压力及压力比…………10 1.9按修正后的名义压力考虑压力损失后计算缸内实际压力………………...12 1.10根据实际压力比，计算各级实际排气温度………………………………..13 1.11计算缸内虽大实际气体力并核算活塞杆直径………………………….....14 1.12复算排气量……………………………………………………………….....15 1.13计算功率并选取电机……………………………………………………….16 1.14热力计算结果数据………………………………………………………….17 第2章压缩机的动力计算……………………………………………………………..19
2.1运动计算……………………………………………………………………...20 2.2气体力计算…………………………………………………………………...20 2.3往复惯性力计算……………………………………………………………...21 2.4往复摩擦力与旋转摩擦力计算……………………………………………...22 2.5综合活塞力计算及综合活塞力图的绘制…………………………………...23 2.6切向力的计算及切向力图的绘制…………………………………………...24 2.7作幅度面积向量图…………………………………………………………...25 2.8飞轮矩的计算…………………………………………………………….......26 2.9分析本压缩机动力平衡性能………………………………………………...26 第3章计算结果分析…………………………………………………………………..29 参考文献……………………………………………………………………………….30 附录…………………………………………………………………………………….31
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东北石油大学本科生课程设计 第1章压缩机的热力计算
1.1初步确定压力比及各级名义压力
1.1.1按等压力比分配原则确定各级压力比
?k?zp2IIp1Ⅰ?z? (1-1)
两级压缩总压力比
??pp2Ⅱ?2.10.3?7
1Ⅰ取?Ⅰ??Ⅱ???7?2.646
1.1.2各级名义进、排气压力如下
p2k?p1k??k，p1(k?1)?p2k (1-2)
表1-1各级名义进、排气压力（MPa）
级次 Ⅰ Ⅱ 名义吸气压力P1 0.3 0.79 名义排气压力P2 0.79 2.1 1.2初步计算各级排气温度
按绝热过程考虑，各级排气温度可用下式求解：
k?1T2?T?1k （1-3）
介质是空气，k=1.4。
计算结果如表1-2示。计算结果表明排气温度T2＜160℃，在允许使用范围内。
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校核计算2D12—90/2-20对称平衡式无油润滑压缩机
表1-2各级名义排气温度 名义吸气温度 计算参数 k?1级次 名义排气温度 ?C K ? 2.646 2.646 K ?k ?C K Ⅰ Ⅱ 40 40 313 313 1.4 1.4 1.320 1.320 140 140 413 413 1.3计算各级排气系数
因为压缩机工作压力不高，介质为石油气，全部计算可按理想气体处理。由排气系数计算公式：
?分别求各级的排气系数。
?????vpTl （1-4）
1.3.1计算容积系数?V
1?V?1??(?m?1) （1-5）
其中，多变膨胀指数m的计算按表1-3得：
表1-3按等熵指数确定气缸膨胀过程等端点指数 进气压力×105Pa 1.5 1.5～4.0 4.0～10 10～30 >30 任意k值时 m=1+0.5(k ?1) m=1+0.62(k ?1) m=1+0.75(k ?1) m=1+0.88(k ?1) m=k K=1.40时 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 4
东北石油大学本科生课程设计 I 级多变膨胀指数mⅠ=1.25 II级多变膨胀指数mⅡ=1.30 则各级容积系数为：
11?v?1??(?IImI?1)?1?0.1(2.64611.25?1)?0.8822
1?vII?1??II(?mII?1)?1?0.12(2.6461.30?1)?0.8664
1.3.2 压力系数?p的选择
考虑到用环状阀，气阀弹簧力中等，吸气管中压力波动不大，两级压力差也不大，可选取?pⅠ=0.97, ?pⅡ=0.99（选择范围：Ⅰ级0.95～0.98；多级0.98～1.0）
1.3.3 温度系数?T的选取 考虑到压缩比不大，气缸有较好的水冷却，气缸尺寸及转速中等，从图II-1-6 查得λT在0.935～0.975范围内，可选取λTⅠ=λTⅡ=0.96。
1.3.4 泄漏系数λ1的计算:
?v由于无油润滑压缩机的取值范围在0.85-0.95，且介质为空气粘度低易泄漏以
l??11?i (1-6)
下相对泄漏值vi取上限，用相对漏损法计算?l：
（1） 考虑气阀成批生产，质量可靠，阀弹簧力中等，选取气阀相对泄
???Ⅱ?0.04（气阀不严密或延迟关闭的泄漏???0.01?0.04）。
?v?Ⅰ（2） 活塞均为双作用，无油润滑，缸径中等，压力不高。选活塞环相对泄漏值
rⅠ?0.014, vrⅡ?0.015（双作用气缸活塞环的泄漏?r ?0.003?0.015）。
（3） 因无油润滑，压力不高，选取填料相对泄漏值
VpⅠ=0.0016，VpⅡ=0.0024（经验范围?p?0.0005-0.0010）。
由于填料为外泄漏，需要在第I级内补足，所以第Ⅰ级相对泄漏中也包含第Ⅱ级填料的外泄漏量在内，泄漏系数的计算列入表1-4。
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